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Chemie

Nanoteilchen und neue Werkstoffe

Nanoteilchen sind winzig. Weil sie so klein sind, haben sie oft neue Eigenschaften.

  • ca. 12 Minuten
  • Klasse 10
  • Niveau: Standard

Das lernst du heute

  • Ich setze die Größe von Nanoteilchen zu Alltagsgegenständen in Beziehung.
  • Ich nenne Beispiele für Anwendungen.
  • Ich nenne Chancen und offene Fragen.

Das brauchst du schon: Vielleicht hilft dir zuerst diese Lektion: Zusatzstoffe in Lebensmitteln

Ein Nanometer ist ein Milliardstel Meter: 1 nm = 0,000 000 001 m. Ein Nanoteilchen ist nur wenige bis etwa 100 Nanometer groß. Ein Vergleich: Ein Nanometer verhält sich zu einem Meter etwa wie eine Murmel zur Erde. Ein Atom ist etwa 0,1 nm groß. Ein Haar ist etwa 80 µm dick. Ein Mikrometer (µm) sind 1000 nm. Das Haar misst also 80 000 nm. Ein Virus hat etwa 100 nm. Auf die Dicke eines Haars passen 800 Virusgrößen nebeneinander. Nanoteilchen haben im Verhältnis zu ihrer Masse eine riesige Oberfläche. Das kann Eigenschaften ändern. Beispiele für Anwendungen: In Sonnenschutz halten Nanoteilchen aus Zinkoxid oder Titandioxid UV-Strahlung ab. Weil sie so klein sind, wirkt die Creme trotzdem nicht weiß. Kratzfeste Lacke enthalten Nanoteilchen aus Siliciumdioxid. Schmutzabweisende Oberflächen ahmen das Blatt der Lotuspflanze nach. Silberteilchen in Textilien sollen Bakterien hemmen. Chancen sind neue, leichte und stabile Werkstoffe. Offen ist, wie sich Nanoteilchen im Körper und in der Umwelt verhalten. Darüber forscht man noch.

Größenvergleich (gerundet).
GegenstandGröße (etwa)in Nanometern
Atom0,1 nm0,1 nm
Nanoteilchenwenige bis 100 nm1–100 nm
Virus100 nm100 nm
Haar80 µm80 000 nm

Größen vergleichen

  1. Ein Haar ist 80 µm dick.
  2. 1 µm = 1000 nm, also 80 µm = 80 000 nm.
  3. Ein Virus ist 100 nm groß.
  4. 80 000 : 100 = 800. Auf die Haardicke passen 800 Viren.

Ich verstehe das noch nicht

Such dir aus, was dir hilft.

Noch einfacher erklärt

1 nm: ein Milliardstel Meter.

Große Oberfläche.

Neue Eigenschaften.

Ein Beispiel

Beispiel

Ein Würfelzucker wird zu Puderzucker zermahlen. Die Gesamtmasse bleibt gleich, aber die Oberfläche ist viel größer.

Schritt für Schritt

Wir berechnen den Oberflächenzuwachs

  1. Ein Würfel hat 1 cm Kantenlänge. Oberfläche: 6 · 1 cm² = 6 cm².
  2. Schneide ihn in 1000 kleine Würfel mit je 1 mm Kante.
  3. Jeder kleine Würfel hat 6 mm² = 0,06 cm².
  4. Zusammen sind es 1000 · 0,06 cm² = 60 cm². Das ist zehnmal so viel.

Mit einem Bild erklärt

ZustandOberfläche
1 Würfel (1 cm)6 cm²
1000 Würfel (1 mm)60 cm²

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Ausprobieren

Jetzt zusammen

Wir lösen die Aufgabe gemeinsam. Nutze die Hilfen, wenn du sie brauchst.

Ein Haar ist 80 µm dick. Wie viele Nanometer sind das? (1 µm = 1000 nm)

Zeig mir den ersten Schritt

Multipliziere 80 mit 1000.

Lösung ansehen

Lösung: 80000

80 · 1000 = 80 000 nm.

Üben

Jetzt du

Jetzt probierst du es allein.

Ein Virus ist 100 nm groß. Wie viele Viren passen nebeneinander auf die Dicke eines Haars von 80 000 nm?

Zeig mir den ersten Schritt

Teile 80 000 durch 100.

Lösung ansehen

Lösung: 800

80 000 : 100 = 800.

Tipp: Rechne alles in dieselbe Einheit um, bevor du vergleichst.

Merksatz: 1 nm = 10⁻⁹ m. Nanoteilchen haben eine große Oberfläche und neue Eigenschaften. Chancen und Risiken gehören zusammen.

Typischer Fehler: Viele denken, Nanoteilchen seien von Natur aus gefährlich oder von Natur aus harmlos. Entscheidend sind der Stoff und seine Wirkung.

Prüfen

Mini-Quiz

5 kurze Fragen, ohne Noten. Bei jeder Frage kannst du dir die Lösung ansehen.

Frage 1 Wie groß ist ein Nanometer?
Lösung ansehen

Lösung: ein Milliardstel Meter

Frage 2 Welchen Vorteil haben Nanoteilchen gegenüber größeren Teilchen in Sonnenschutz?
Lösung ansehen

Lösung: Die Creme wirkt nicht weiß.

Frage 3 Über die Wirkung von Nanoteilchen in der Umwelt ist alles bekannt.
Lösung ansehen

Lösung: Stimmt nicht

Frage 4 Was haben Nanoteilchen im Verhältnis zur Masse?
Lösung ansehen

Lösung: eine sehr große Oberfläche

Frage 5 Ein Würfel mit 6 cm² Oberfläche wird in kleine Würfel zerlegt. Die Oberfläche beträgt dann 60 cm². Das Wievielfache ist das?

Zeig mir den ersten Schritt

Teile 60 durch 6.

Lösung ansehen

Lösung: 10

60 : 6 = 10.

Geschafft

Nanoteilchen sind winzig, mit neuen Eigenschaften. Sie haben viele Anwendungen, ihre Wirkung wird weiter erforscht.

Zum Schluss

Kannst du das schon?

Hake ab, was du schon kannst. Was noch fehlt, schaust du dir einfach noch einmal an.

Zum Ausdrucken

Übungsheft Ester, Tenside und Zusatzstoffe

Kurz erklärt, 41 Aufgaben in drei Stufen und alle Lösungen. Kostenlos.

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